عمر طولانی برای موتور احتراق داخلی. طعنه آمیز است که "پایان اعلام شده" موتور احتراق داخلی به دلیل الکتریسیته سازی بی رویه، مانعی برای مشاهده پیشرفت های بزرگ در سال های اخیر نبوده است: نسبت تراکم متغیر (نیسان)، احتراق تراکمی در موتورهای بنزینی (مزدا) و اکنون، کونیگزگ اولین موتور سیکل اتو (4 زمانه) بدون میل بادامک را (البته بسیار محدود) به تولید خواهد رساند.
در این مسیر نوآوری است که INNengine 1S ICE نیز ظاهر می شود، که نوید می دهد که حتی فراتر از این هم پیش رود.
یک موتور کوچک اما انقلابی، با راه حل های مهندسی بسیار جالب در داخل. بیایید آنها را ملاقات کنیم؟
1S ICE چیست؟
1S ICE از INNengine یک موتور بسیار جمع و جور از نظر اندازه و ظرفیت است که فقط 500 سانتی متر مکعب وزن دارد و فقط 43 کیلوگرم وزن دارد - خالق آن، خوان گاریدو، می گوید که در حال حاضر روی تکامل این واحد با وزن تنها 35 کیلوگرم (!) کار می کند.وزن و حجم کم آن دو مزیت اصلی است که مسئولان INNengine نسبت به موتورهای احتراق داخلی معمولی (4 زمانه) اعلام می کنند:
- تا 70٪ کاهش حجم کل؛
- کاهش وزن تا 75 درصد؛
- تا 70٪ اجزای کمتر؛
- و تا 75 درصد جابجایی کمتر، اما با چگالی قدرت مشابه موتورهای معمولی 4 برابر بزرگتر. به عنوان مثال، 1S ICE 500 سانتی متر مکعبی به همان قدرت یک موتور 4 زمانه 2000 سانتی متر مکعبی می رسد.
ما همچنین میتوانیم ببینیم که، با وجود اندازه مکعب کوچک، ICE 1S دارای چهار سیلندر و... هشت پیستون است - اشتباه نیست، در واقع هشت پیستون است... به عبارت دیگر، هر سیلندر دو پیستون است، که در این مورد به این معنی است که ما در حضور یک موتور از پیستون های مخالف. من پیستونهای مخالف را نوشتم و نه سیلندرهای متضاد معروفتر. تفاوت در چیست؟
پیستون های مقابل قدیمی تر از آن چیزی هستند که فکر می کنید
موتورهای پیستون مخالف مانند موتورهای سیلندر مخالف مانند موتورهای پورشه و سوبارو نیستند. تفاوت در چیست؟ در موتورهای پیستونی مخالف، ما دو پیستون در هر سیلندر داریم که یکی در مقابل دیگری کار می کنند و محفظه احتراق بین هر دو مشترک است.
با این حال، در مورد موتورهای احتراق داخلی، با وجود اینکه یک راه حل فنی غیرمعمول است، جدید نیست.
در واقع، اولین موتور پیستونی متضاد به سال 1882 باز می گردد که توسط جیمز اتکینسون طراحی شد (همان اتکینسون که نام خود را به چرخه احتراق نامشخصی که بیش از همه در خودروهای هیبریدی یافت می شود، به دلیل کارایی بیشتر آن نامید).
مزیت اصلی این آرایش در راندمان بیشتر نهفته است، زیرا دیگر سر سیلندر و میل بادامک وجود ندارد - موتورهای پیستونی مخالف دو زمانه هستند - کاهش وزن، پیچیدگی، تلفات گرما و اصطکاک و هزینه.
مشترک شدن در خبرنامه ما
با این حال، در عمل، از آنجایی که دو پیستون در یک سیلندر باید به طور هماهنگ کار کنند، آنها باید از نظر فیزیکی به یکدیگر متصل شوند و مجبور شوند مقداری از پیچیدگی و وزن از دست رفته را جایگزین کنند.
موتورهای پیستونی مخالف، بیش از همه، در حمل و نقل های بزرگ، مانند کشتی ها، وسایل نقلیه نظامی، و یا حتی به عنوان ژنراتورهای کارآمد استفاده شده اند. در دنیای ماشین آنها بسیار نادرتر هستند. امروزه، شاید نزدیکترین موتور پیستون مخالف به تجهیز یک ماشین (یا در بهترین حالت یک وسیله نقلیه تجاری) موتور Achates Power باشد. شما یک ویدیوی کوتاه دارید که به شما امکان می دهد بفهمید چگونه کار می کند:
پیستون های مخالف 2.0: خداحافظ میل لنگ
تفاوت بین 1S ICE از INNEngine و این موتور سیلندر مخالف از Achates چیست؟ همانطور که در فیلم بالا می بینیم، برای کنترل حرکت تمام پیستون ها در سیلندرها، دو میل لنگ داریم که توسط یک سیستم دنده به هم متصل شده اند. 1S ICE به سادگی از میل لنگ خلاص می شود و با آنها میله های اتصال و همه دنده های مرتبط از صحنه ناپدید می شوند.
با کاهش قابل توجه تعداد اجزای مورد نیاز برای کارکرد موتور خود، INNengine به کاهش حجم و جرم فوق الذکر و افزایش بالقوه بازده دست یافته است.
در محل میل لنگ دو قطعه (نوعی دیسک که روی میل موتور قرار می گیرد) پیدا می کنیم، یکی در هر انتهای موتور، با یکی از سطوح موجدار که به دقت محاسبه شده است. آنها هستند که هماهنگی کامل حرکت هشت پیستون (که اکنون در یک محور موازی با محور موتور حرکت می کنند) را ممکن می سازند.
آنها را در حال اجرا ببینید:
خیلی ساده به نظر می رسد، اینطور نیست؟ به لطف چیدمان یکسان و متحدالمرکز همه (چند) قطعات متحرک و حرکت پیستون ها در راستای محور اصلی، تعادل این موتور عملاً عالی است.
عدم وجود ارتعاش به حدی است که وقتی فیلمی از نمونه اولیه موتور را روی میز آزمایش نشان دادند، متهم به دروغ بودن آن شدند، زیرا با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نبود که موتور در حال کار است.
در این ویدیوی کوتاه میتوانیم سایر ویژگیهای ICE 1S مانند امکان پیشروی جزئی موقعیت یکی از "میل لنگ" را نیز مشاهده کنیم. امکانی که امکان توزیع متغیر را فراهم می کند، نه دریچه ها (آنها را ندارند)، بلکه درگاه هایی (ورودی و اگزوز) که جای آنها را می گیرند. و همچنین اجازه می دهد تا نسبت تراکم به صورت پویا متغیر باشد و در صورت نیاز آن را تغییر دهید، مانند موتور نیسان.
هدف از این گزینه ها، همانطور که می توانید در برخی از موتورهای 4 زمانه که خودروهای ما را تجهیز می کنند، پیدا کنید، دستیابی به کارایی و عملکرد بیشتر است. در مورد ICE 1S، انعطافپذیری را میدهد که موتورهای 2 زمانه - مانند موتورهایی که پیستونهای مخالف دارند - اجازه نمیدهند، زیرا این پارامترها دارای پارامترهای ثابت هستند.
و این ما را به نوآوری دیگری در ICE 1S می رساند، این واقعیت که این یک موتور 1 زمانه است، ویژگی آنقدر مهم که بخشی از نام آن است: 1 Stroke یا 1-Stroke.
فقط 1 بار؟! همچنین؟
ما با اصطلاح موتور 4 زمانه (موتوری که اتومبیل های ما را به موتور احتراق داخلی مجهز می کند) و همچنین موتور 2 زمانه (اینها بیشتر با موتور سیکلت ها مرتبط هستند) آشنا هستیم. با این حال، INNengine می گوید موتور آن 1 زمانه است، به این معنی:
- 4 زمانه: یک انفجار برای دو چرخش میل لنگ.
- 2 ضربه: یک انفجار برای هر چرخش میل لنگ.
- 1 بار: دو انفجار برای هر چرخش میل لنگ.
به عبارت دیگر، اگرچه اصل کار 1S ICE مشابه موتورهای 2 زمانه است، اما در هر چرخش میل لنگ، دو برابر انفجار را مدیریت می کند و آنچه را که در یک موتور 4 زمانه می توانیم به دست آوریم، چهار برابر می کند. در عین حال، این معماری جدید با اجزای کمتری به همه اینها دست می یابد.
این یکی از "رازها" برای کارایی وعده داده شده و همچنین عملکرد خاص آن است: به گفته INNengine، 500 سانتی متر مکعب کوچک آن می تواند اعدادی معادل یک موتور 4 زمانه 2000 سانتی متر مکعبی ارائه دهد.
اعداد… ممکن است
ما هنوز در مرحله توسعه هستیم، بنابراین اعداد قطعی وجود ندارد. اما در ویدیوهایی که به نظر می رسد خوان گاریدو همه چیز را در مورد موتور خود توضیح می دهد (ما در پایان مقاله ویدیویی را می گذاریم)، یک عدد مشخص است: 155 نیوتن متر در 800 دور در دقیقه! یک رقم قابل توجه و فقط برای مقایسه، مقادیر گشتاور مشابهی داریم که توسط هزار توربو کوچک موجود در بازار به دست آمده است، اما بعداً به 1000 دور در دقیقه رسیده و ... سوپرشارژ می شوند.اعداد مربوط به مصرف / آلاینده ها، ما باید بیشتر منتظر بمانیم، که ما را به این سوال اساسی می رساند:
آیا برای تجهیز خودرو می آید؟
شاید، اما نه آن طور که شما فکر می کنید. اگرچه آنها در حال تبدیل یک مزدا MX-5 (NB) به عنوان نمونه آزمایشی برای این موتور هستند، هدف و جهت گیری توسعه آن عمدتاً به عنوان یک افزایش دهنده برد برای وسایل نقلیه الکتریکی است.
این واقعیت که بسیار جمع و جور، سبک، کارآمد است و در چنین دورهای پایین اعداد بالایی تولید می کند - هدف این افزایش دهنده برد تولید 30 کیلووات (41 اسب بخار) در 2500 دور در دقیقه است - می تواند آن را به افزایش دهنده برد کامل تبدیل کند. هزینه کمتر (عدم نیاز به چنین باتری بزرگی)، آلودگی کمتر (موتور احتراقی کارآمدتر) و پالایش زیاد روی برد (عدم ارتعاش).
با این حال، برنامه های کاربردی دیگری برای این موتور در پیش است، با INNengine که موتوری را برای رقابت توسعه داده است و هوانوردی (سبک) قبلاً علاقه زیادی به این موتور نشان داده است.
دنیای واقعی
مانند موتور Achates Power، پتانسیل INNengine 1S ICE غیرقابل انکار است. برای درک واقعی آن، به حمایت مالی عظیمی نیاز است، و اگرچه هر دو شرکت از حمایت آرامکو سعودی (غول نفتی عربستان سعودی) برخوردارند، ایده آل این است که از حمایت یک یا چند خودروساز برخوردار باشیم.
اگر Achates Power تا حدی به لطف حمایت کامینز (سازنده موتور) و ARPA-E (سازمان دولتی ایالات متحده برای پروژه های پیشرفته مرتبط با انرژی) به آن دست یافته است، INNengine هنوز آن را پیدا نکرده است.
10 سال توسعه وجود دارد، در حال حاضر نمونه های اولیه موتور روی میزهای آزمایشی وجود دارد. سود ایجاد شده فقط می تواند افزایش یابد - حتی به دلیل وعده های این تقویت کننده -، اما با این وجود، تضمینی برای رسیدن به یک نتیجه موفقیت آمیز نیست. این به دلیل شرایط کنونی است که در آن صنعت خودرو به اجبار، فقط و فقط بر برقیسازی متمرکز شده است. برای یک سازنده دشوار خواهد بود که سرمایه گذاری خود را به یک موتور احتراق داخلی کاملاً جدید و فراتر از جایی که چیزهای جدیدی در آن وجود دارد، متنوع کند.
جای تعجب نیست که تمرکز INNengine بر توسعه 1S ICE به عنوان یک توسعه دهنده برد - به نظر می رسد این تنها شانسی است که می تواند در آینده نزدیک به دست آورد و علاقه صنعت خودرو را جلب کند.
اهمیت موتور احتراق داخلی در آینده نه تنها برای خودرو، بلکه برای همه انواع وسایل نقلیه استفاده می شود، اعم از زمینی، دریایی یا هوایی. اعداد واضح و قابل توجه است.
سالانه حدود 200 میلیون موتور احتراق داخلی تولید میشود (حدود 90 میلیون موتور متعلق به خودروها است)، بنابراین انتظار نمیرود که در کوتاهمدت/میانمدت اکنون که الکتریسیته را "کشف" کردهایم، آنها به سادگی ناپدید شوند.
ادامه سرمایه گذاری در تکامل آنها ضروری است، زیرا آنها نیز بخشی از راه حل هستند.
برای کسانی که میخواهند درباره این موتور احتراق داخلی بیشتر بدانند، یک ویدیو (به اسپانیایی، اما با زیرنویس انگلیسی) از خوان فرانسیسکو کالرو، روزنامهنگار، که فرصت بازدید از امکانات INNengine و صحبت با خوان گاریدو، از INNengine را داشت، برای شما میگذارم: